巴基斯坦机车警惕装置的技术改进

针对导致警惕装置失效的故障问题，从逻辑控制、机车运行环境、电器件选

型等方面对故障原因进行分析，提出了警惕装置的技术改进。

01序言

警惕装置是机车行车安全保障的重要组成部分，巴基斯坦机车基于西门子

PLC控制系统设计警惕系统，具有语音报警、自动卸载功能。在实际运用过程中,

警惕装置故障率较高，对机车可靠行驶存在安全隐患。

02警惕装置介绍及控制原理

警惕装置

警惕装置也叫“死人系统”，是监督司机是否专注于当前运行工作后控制机

车及时报警并惩罚制动的一种安全装置，是确保行车安全的最后一道屏障。巴基

斯坦机车警惕装置包括下列元件：西门子S7-200PLC主机、1个脚踏开关、正副

司机侧的2个解锁按钮、1个用于报警的蜂鸣器、LED报警灯及用于紧急制动的

电控阀。

整惕装置控制原理

善惕装置控制原理是利用警惕脚踏开关监测司机在机车运行中是否注意力

集中（避免睡觉，、离囱等因素）。当机车处于“行驶”状态时，警惕装置自动启

动，司机需要在每隔一段时间内踩一次脚踏开关C直到机车处于“停车”时，警

惕装置美闭。当机车在正常行驶过程中，司机未按期踩脚踏开美，警惕系统蜂鸣

器会发出警铃报警，提醒司机踩脚踏开关。如果司机在警铃报警期间仍未动作脚

踏开关，警惕系统会断开机车动力装置并施加惩罚制动。

巴基斯坦机车警惕系统逻辑控制

当司机控制器被激活后，机车速度＞lkm/h、柴油机速度＞400r/min、制动

缸压力V3X105Pa时，警惕系统开始工作。如果司机没有任何操作，警惕系统

进入倒计时：45s后报警灯持续10s闪烁；55s时报警灯闪烁5s,蜂鸣器报警5s；

60s后机车断开1#〜6#位牵引电动机接触器并驱动紧急制动电空阀，实施惩罚制

动迅速停车。为避免在机车行驶时发生意外情况下机车迅速停车，巴基斯坦机车

警惕系统也设有“一键停车”功能。发生意外情况时，司机手动警惕按钮15s,

警惕装置断开牵引电动机接触器并施加紧急制动。巴基斯坦机车警惕系统逻辑控

制如图1所不。

图1警惕系统逻辑

03巴基斯坦机车警惕装置常见故障

警惕装置失效

由于警惕装置逻辑采用“串联”控制方式，控制回路上任一参数采集异常均

无法激活警惕倒计时。在机车实际运行过程中，巴基斯坦机车线路老旧，缺乏必

要的日常维护，设置在转向架外侧上的机车速度传感器常被飞石撞断，由此导致

控制系统采集到的机车速度一直为零。即使机车正常行驶时，警惕装置也无法正

常工作，影响行车安全。

警惕装置误动作

在逻辑控制中，警惕倒计时功能仅需采集到机车速度、柴油机转速和闸血压

力便能激活。机车在机务段及车站内作为被拖车更换轨道时往往不停机作业，因

此控制系统也能采集到各参数触发警惕倒计时。由于被拖车内无司机复位警惕倒

计时，被拖车必然触发惩罚制动且无人缓解，影响日常段内调车作业效率。

04警惕装置技术改进

可靠性技术改进

机车速度传感器故障率较高是影响警惕装置可靠性的最大因素，因此需要在

机车速度传感器发生故障时，利用其他参数替代机车速度，确保警惕装置正常工

作。机车行驶时，主发电流、主发电压也是判断机车状态的重要参数，且传感器

工作环境良好，故障率低。结合机车一挡位时主发电流为600A左右，可将主发

电流>500A作为机车速度的冗余备份。

实用性技术改进

在机务段内调车作业时，司机并不希望被拖机车触发警惕装置影响效率。技

术改进时，可通过增加主发电压参数判断机车是否处于“加载”工况，从而排除

被拖机车在“无载”工况下仍然具有机车速度、柴油机转速和闸缸压力等参数的

特殊情况。机车单机行驶时，一挡位主发电压在50〜100V,因此可将主发电压

>40V作为排除调车作、也时触发警惕倒计时的一个条件。改进后巴基斯坦机车警

惕系统逻辑控制如图2所示。

rGED

图2改进后巴基斯坦机车警惕系统逻辑控制

PLC警惕控制程序优化

机车主发电动机电流、电压由微机系统模拟量模块采集并用于机车功率控

制，在PLC逻辑控制程序中增加了主发电动机电流、电压参数来优化警惕系统

倒计时功能，不会改变现车现有电气回路。因此，通过更改控制程序来完成警惕

装置技术改进不会增加额外的物料消耗和线路变更，具有较强的可操作性。

05结束语

根据巴基斯坦机车运行环境及当地司机段内作业习惯，对警惕装置进行技术

改进，既提高了机车行车安全的可靠性，又突出了设计的“人性化”理念。通过

优化PLC控制程序完成技术改造，在不增加物料消耗的情况下降低了运营成木，

为机车后续技术改进提供了一-种新的思路。

附参考资料：HXD3电力机车无人警惕装置的技术改进

通过对多起HXD3电力机车无人警惕装置劭作的案例来分析，由于无人警

惕装置打点不到位和无人警惕装置动作前未报警导致的无人警惕装置误动作最

为突出。由于对无人警惕装置的存在较为明显的设计缺陷。其受外部行车环境干

扰的情况也较为明显，从乘务员在现场操作过程来看，无人警惕装置误动作多发

于进站前、过分相前和临时限速地点前。

1HXD3电力机车无人警惕装置概述

HXD机车的无人警惕装置由车载TCMS的DIP板和PUZ板控制，无人警

惕信号可通过人为控制主手柄警惕按钮和中间警惕脚踏达到解锁目的。

HXD3理论上当机车速度达到30km/h时TCMS主机PUZ板的计时器被触

发，60s无警惕解锁信号，机车TCSM发出蜂鸣报警，若10s后仍无警惕解锁

信号，TCMS输出1804#紧急制动信号，YV94得电机车紧急制动。

2HXD3电力机车的动作和恢复的条件

2.1HXD3电力机车无人警惕装置击发的条件

①机车键控继电器（电钥匙）已经闭合（线501/DI072或线601/DI104）=k

②机车速度N30km/h。

③机车制动器输出紧急制动未输出（线1804/D1103）=0o

2.2HXD3电力机车无人警惕装置退出的条件

①机车键控继电器（电钥匙）己经断开（线501/DI072或线601/DI104）=0o

②机车速度V30km/h0

③机车制动滞输出紧急制动输出（线1804/DI103）=lo

2.3HXD3电力机车无人警惕装置进入动作等待状态的条件

60s间安全警惕装置复位（线521/DI091）无变化，此时无人警惕装置蜂鸣

器开始报警。

2.4HXD3电力机车无人警惕装置退出动作等待状态的条件

①安全警惕装置复位（线521/DI091）有变化。

②键控继电器（线501/DI072,线601/DH04）=0。

此时无人警惕装置蜂鸣器结束报警。

2.5HXD3电力机车无人警惕装置的动作条件

1（）s间安全警惕装置复位（线521/DI091）无变化。

此时机车制动系统紧急制动被激发。

2.6HXD3电力机车无人警惕装置动作后的复位条件

①机车键控继电器（电钥匙）己经断开（线501/DI072,线601/DI104）=0o

②机车速度V5km/ho

3HXD3电力机车无人警惕装置故障后的应急处置

当操纵端警惕装置按钮SB96（SB97）或警惕装置脚踏控制开关SA1O1（SA102）

任意一个出现机械卡死，造成长时间吸合无法释放时；操纵端SB96（SB97）和

SA10KSA102）按下均无法解除报警时。

可在停车断电的情况下，拆除电度表的安装面板，将KE21继电器拆除后即

可维持运行，此时机车无人警惕装置连续报警不动作。

4HXD3电力机车无人警惕装置存在的缺陷

（1）无人警惕装置打点按钮或脚踏板原则上在按下或踩后应有2〜3s的延

时，打点复位才被确认为有效，而乘务员在现场操作过程中如对延时的掌握性不

够，TCMS自身也没有自身的有效提醒，这就导致多次打点无效引起的无人警惕

装置误动作。

（2）无人警惕装置复位的单一性，HXD3电力机车无人警惕装置的解除报

警复位，只有通过按压司控器主手柄上的无人警惕按钮和脚踩操纵台下方的无人

警惕踏板来实现，就其设计的思路来看它是一款用于监控司机操纵时精神状态的

安全保护装置，而在现场的实际使用中它反而成了司机操纵的负担，没有真正体

现其不干扰正常行车的目的。

（3）无人警惕装置报警和事后流程记录的缺乏，导致司机反应和事后的无

人警惕装置动作后的分析存在较大干扰和困难，对责任的认定和乘务员的现场卡

控存在漏洞。

（4）途中发生无人警惕装置故障，需要人为切除时，流程较为复杂，而且

必须停车断电降弓才能进行处理.，这对于区间停车的安全控制不利，严重时会导

致LKJ数据失控。

5对HXD3电力机车无人警惕系统的优化

对于HXD3电力机车的无人警惕优化，首先在复位方式上采用多元化的复

位模式，也就是说当无人警惕装置报警后，司机不仅可以通过按压（踩踏）无人

警惕按钮（踏板），还可以通过按压（踩踏）风喇叭按钮（踏板）、踩踏撒沙踏板、

提回主手柄、制动缸压力变化均能实现机车无人警惕装置的复位，最人程度上不

影响司机的正常操纵。

其次在确保无人警惕打点的延时性和有效性确认上，在操纵台上加设打点指

示灯，并在其正端串联ONTD时间继电器（动作值为3s）o在司机进行无人警

惕打点时对其起到了提示和有效性的判断。既当司机进行无人警惕装置解锁时，

在相关操作延时3s后操纵台指示灯点亮，司机在确认操纵台指示灯点亮后再行

释放。（如图1所示）从一定程度上.降低了无人警惕解锁的盲目性。以指示灯和报

警声双方面配合来提示乘务员最大程度确保报警提示的可认知性。

最后在对HXD3电力机车无人警惕装故障后的快速应急处置上，可通过对

尢人警惕装置故障隔离的电路进行优化，在在355#〜440#间加设一各故障开关

与KE21正联锁呈窜联状态，当故障开关处于正常位时，355#〜440#间仅由KE21

正联锁连接，将其打至故障位时KE21正联锁电路及被切除，以达到在无人警惕

装置发生故障时，机车乘务员能在第一时间对其进行人为隔离，从而避免机车停

车处理对正常运输秩序的影响（如图2所示）。

图1无人警惕装置复位电路优化

图2无人警惕装置故障隔离电路优化

6乘务员运行中的操作注意事项

（1）由于无人警明打点信号的输出，是在打点器下降到下极端并释放后打

点信号才会有效，故在对HXD3机车进行无人警惕打点操作时应有明显的“落槽

感“切不可轻打（踩）导致打点信号失效。上班时应按规定进行试验，注意521#

的触发和延时状态，做到心中有数。

（2）在运行中，乘务员必须按规定用手按警惕装置控制按钮或脚踩警惕装

置控制开关，执行”脚踩为主、手按为辅”的原则，每次按压停顿时间以2〜3s

为宜。

（3）当机车速度下降到25km/h及以下，方可取消无人警惕装置打点操作

（调速、正常降速，当速度从30km